Умная зарядка Kweller X-1800. Заряжаем никель правильно

в 2:32, , рубрики: аккумуляторы, Блог компании Box Overview, Гаджеты. Устройства для гиков, зарядки, Энергия и элементы питания, метки: ,

Опять понедельник, и опять что-то интересное у нас на столе в Box Overview! На этот раз — интеллектуальное зарядное устройство для Ni-Mh аккумуляторов типоразмера AAA и AA.
Почему интеллектуальное?

image
В отличии от обычных зарядных устройств, которые продаются задешево китайцами или входят в комплекты типа «10 дешевых аккумуляторов и дешевая зарядка за 2000 рублей», и заряжают «капельным» способом, это зарядное устройство имеет в себе контроллер, в который заложены программы быстрой зарядки аккумуляторов, и некоторые другие фишки — вроде определения емкости и «тренировки» аккумуляторов для восстановления емкости.

О терминологии

Ni-Cd, никель-кадмиевый аккумулятор. Аккумулятор, катодом в котором выступает Ni(OH)2, анодом Cd(OH)2, электролитом — KOH. Отличаются большим количеством циклов заряд-разряд, и возможностью хранения в разряженном виде.
Ni-MH, Никель-металл-гидридный аккумулятор. Катод — оксид никеля(NiO), анод — сплав Лантан-Никель-Кобальт, электролит — такой же как и в Ni-Cd.

99% аккумуляторов, продающихся в магазинах формфакторов АА или ААА — Ni-MH. Обусловлено это более привлекательными для потребителя качествами — менее заметный эффект памяти, большая емкость. Правда, вместе с этими характеристиками в комплекте идет и быстрый саморазряд (когда через некоторое время неиспользованные аккумуляторы приходится заряжать заново).

LSD Ni-MH — Ni-MH с низким саморазрядом. Несмотря на интригующую аббревиатуру в названии, она всего лишь сокращение от Low Self-Discharge :) Несмотря на это, они обладают еще несколькими преимуществами — бОльшими токами разряда, возможностью работать при низких температурах, увеличенным количеством рабочих циклов.

Еще термины, для тех, кто не читал статью о зарядке литиевых аккумуляторов.

  • А (Ампер(A), или миллиампер — мА, микроампер — мкА) — значение силы тока в проводницеке. Может быть как большим, так и маленьким. Ток в 100А может сваривать листы железа, но взяв в руки провода от БП 5В 100А, вы ничего не почувствуете, потому что никаких 100А через вашу кожу не пройдет — сопротивление тела слишком большое для прохождения тока.
  • В (Вольт(V), или милливольт — мВ, микровольт — мкВ) — значение напряжения. Большое напряжение создаст длинную искру, но при маленьком токе источника вас только треснет, но никак не превратит в горстку пепла. Пример — статическое электричество, напряжения составляет до 10кВ, а токи мизерные.
  • Ом (Омы(Ohm), или килоом- кОм, мегаом- МОм) — значение сопротивление. Именно высокое сопротивление вашего тела (приблизительно 15 кОм) позволяет вам держать провода из первого пункта. Проходя по проводу, имеющему сопротивление (а все провода имеют сопротивление, и чем провод дальше из провинции Китая тоньше, тем оно выше), напряжение падает на определенную величину, которая зависит от силы тока. Поэтому для обогревателя нужен толстый провод, а для лампочки — тонкий, хоть напряжение в обоих случаях 220В. Применительно к аккумуляторам и батареям (да и вообще ко всем источникам тока), можно говорить о внутреннем сопротивлении. Это сопротивление не даст вам получить большой ток за малое время, хотя аккумулятор при коротком замыкании очень к этому стремится — возникающая искра при замыкании клемм это как раз несколько ампер тока при напряжении меньше вольта. Связано это с тем, что скорость ионов внутри аккумулятора не очень велика. Вязнут, бедняжки, по колено в полимере
  • Вт (Ватт(W), или милливатт — мВт, дальше вы поняли, да?) — в простейшем представлении мощность постоянного тока, вычисляемая умножением вольт на амперы. К примеру, БП ноутбука, который выдает 3А при напряжении в 20В, и лабораторный блок питания, выдающий 3В, при токе в 20А, отдадут в нагрузку одинаковую мощность в 60Вт. Потребят из сети они больше, из-за того, что их КПД не 100% — часть энергии перейдет в тепло.
  • Вт·ч (Ватт-час) — мера энергии. Из названия должно быть понятно, что 1 Вт·ч — это энергия, которую кто-то получит (или отдаст), принимая (или отдавая) мощность в 1Вт в течении часа. Или 60Вт в течении минуты. Вот тот БП выше, он как раз отдает каждый час 60Вт·ч. Вот это «правильная» емкость, которая не дает информации о самом аккумуляторе, но дает полное представление о его емкости.
    Еще есть киловатт-часы, кВт·ч — их пишут в квитанциях. Если оставить БП включенным, он выжрет энергии за месяц на 60Вт·ч*24*30 т.е. примерно на 43кВт·ч, или на 73 рубля. Разумеется, то, что выдает блок питания на выходе (те 20В и 3А) должен кто-то потреблять, ну и о КПД не забываем, это я упростил.
  • А·ч (ампер-часы) — Заряд. Общепринято, хоть и ошибочно называется емкостью. Почему ошибочно? Потому что без напряжения, по одной цифре 5А·ч нельзя ничего понять — это говорит лишь о том, что например аккумулятор может выдать ток в 5 ампер в течении часа. Или один ампер в течении 5 часов. А вот сколько будет выдано энергии в течении этого часа — зависит от напряжения питания… Проще говоря, А·ч это Вт·ч из которых выдрали вольты (Вт — В*А, если В убрать, останется А). Казалось бы, что может быть проще — на аккумуляторе написано 2А·ч, 3.7В, умножай 2 на 3.7, получай 7.4Вт·ч и радуйся. Но есть нюанс(с). Вот он:
    Умная зарядка Kweller X 1800. Заряжаем никель правильно

    Это график разряда литиевого аккумулятора, на котором видно, что напряжение снижается к концу разряда. А это означает, что простое умножение А·ч на В (которое сработало бы в случае с блоком питания, выдающим стабильное напряжение), дает значение энергии с очень большой погрешностью. Для того, чтоб узнать, сколько ватт-часов в аккумуляторе, можно, например, построить график мощности (которую можно получить умножением мгновенных значений тока и напряжения) а потом найти площадь под кривой этого графика:
    Умная зарядка Kweller X 1800. Заряжаем никель правильно
    Это сложнее, но зато в результате мы получаем ватт-часы.

  • xC — просто удобное обозначения тока заряда или разряда аккумулятора. Когда говорят о зарядке током 2С, или 0.1С, обычно имеют в виду, что ток должен составлять (2*емкость аккумулятора)/h или (0.1*емкость аккумулятора)/h.
    К примеру, аккумулятор емкостью 720mAh, для которого ток заряда составляет 0.5С, надо заряжать током 0.5*720mAh/h = 360мА

О умном и глупом заряде

Заряжать никелевые аккумуляторы можно разными способами. Кстати, следует учитывать что зарядка, предназначенная для Ni-MH, сможет зарядить и Ni-Cd, но не наоборот. Если вам удастся найти в закромах зарядку, специально предназначенную для никель-кадмиевых аккумуляторов, не стоит пытаться заряжать ей Ni-MH — может плохо кончиться. Но я уже лет 5, наверное, не видел таких зарядных устройств.
Так вот, о способах заряда. Самый простой — капельный, или малым током.
В этом режиме аккумулятор заряжается фиксированным током, составляющим 1/10C, или 0.1С. Как мы помним из терминологии, С — это численное значение емкости аккумулятора, а значит, даже теоретически, зарядка должна длиться никак не менее 10 часов. На практике, никто не обладает 100% КПД, а значит, время заряда увеличивается как минимум до 15 часов. В реальности, это время будет еще больше, так как зарядки «тупые», и способны только контролировать ток. Соответственно, нельзя заранее узнать, какой аккумулятор будет заряжаться — 600mAh или 2700mAh. Для первого нужный ток составит 60mA, а для второго — 270mA.
Процессы, протекающие в вовремя заряда таковы, что как раз ток в 0.1С аккумулятор после набора полной емкости способен переваривать без последствий в виде взрывов и огня — просто превращая в тепло, которое без последствий уносится потоками воздуха. А если этот ток превысить, аккумулятор начнет нагреваться слишком сильно, и вполне может рвануть.
Вы понимаете, к чему я клоню? Нельзя заряжать аккумулятор в 600mAh током 270mA, а вот аккумулятор в 2700mAh током в 60mA — вполне. Впоследствии этого, все зарядки такого типа ограничивают ток заряда в 60-100mA. И если для аккумулятора в 600mAh время полного заряда и составит рекомендуемые 15 часов, то для более емкого аккумулятора в 2700mAh вам потребуется уже около полутора суток минимум. В общем, все понятно, и пользоваться таким зарядным устройством могут только те, кто использует аккумуляторы в пультах для телевизоров.

Заряд средним током с контролем температуры.
В этом режиме аккумулятор заряжается уже токами от 1/3C до 1/2C, которые позволяют зарядить уже за приемлемое время — от 5 часов. При заряде такими токами аккумулятор начинает нагреваться поле окончания заряда, что может привести к его взрыву. Поэтому, в таких зарядках рядом с аккумулятором находится температурный датчик, который отслеживает резкое повышение температуры, и останавливает заряд. Если зарядка еще чуть «умнее», она сначала разряжает аккумулятор для избавления от эффекта памяти, а потом начинает заряжать его. Некоторые модели еще считают время от начала заряда, что позволяет косвенно судить о исправности аккумулятора — если зарядка закончилась на гораздо меньшее время (час или полтора), то аккумулятор неисправен, о чем зарядка сигнализирует.

Заряд высокими токами с контролем -ΔV и температуры
Самая быстрая технология заряда. Аккумулятор заряжается высокими токами (от 1C до 2С), позволяя заряжать аккумулятор за час или два.
image
Основной принцип такой технологии заключается в том, что до окончания заряда напряжение всегда растет, а сразу после полного заряда — снижается. Ненамного, на десятки или даже единицы милливольт. Контроллер в зарядном устройстве постоянно мониторит напряжение на аккумуляторе и после скачка напряжения вниз — снижает ток заряда примерно до 10mA — для компенсации саморазряда — чтобы аккумуляторы всегда были готовы, даже если их оставят в зарядке на день.
Существует опасность не заметить этот момент, и серьезно перегреть аккумулятор на таких токах, поэтому во все зарядные устройство дополнительно встроена защита по температуре — термодатчики на каждый аккумулятор, которые временно выключают процесс заряда, если аккумулятор сильно нагрелся.

Как правило, производители не ограничиваются только таким режимом — если уж встраивать контроллер, то на него можно повесить еще несколько функций — контроль тока, для определения реальной емкости аккумулятора, функцию тренировки — когда аккумулятор несколько раз заряжается и разряжается для компенсации эффекта памяти, и другие функции.

О самой зарядке

Коробка из плотного картона:
image
С надписями на трех языках:
image
Внутри коробки можно обнаружить блок питания, само зарядное устройство, и руководство. Все комплектующие имеют собственную упаковку, а зарядное устройство — даже личные пупырышки на пакетике.
image
Блок питания на 3 вольта и аж 4 ампера.
image
Руководство, и само зарядное устройство:
image
На обратной стороне зарядки — описание, модель, значки. Остальное пространство покрыто рядами вентиляционных отверстий.
image
На задней стороне — разъем блока питания:
image
С боков ничего интересного нет:
image
Все органы управления сосредоточены на передней панели, там же гнезда под аккумуляторы:
image
Управление осуществляется тремя кнопками — Mode, Display, Current. Первая отвечает за выбор режимов, вторая — за отображение на экране параметров, а третья устанавливает ток заряда.

Внутренности:

Как обычно, полюбопытствуем, что же находится внутри. Выкручиваем 4 винта по периметру:
image
После чего снимаем заднюю крышку:
image
Взору предстает плата, так же прикрепленная 4 винтами:
image
Но вытащить плату, только выкрутив винты не удастся. Еще надо отпаять в 4 точках, отмеченных стрелками провода термодатчиков.
image
А вот и они:
image
Следует отметить, что они не прости прижимаются, а намертво приклеены (скорее даже вклеены) в металлические пластинки теплопроводным герметиком. Датчиков два — каждый отвечает за два аккумулятора.
Именно к этим пластинкам прижимаются аккумуляторы — для лучшего контроля температуры.
image
Белое — как раз термогерметик. Вот и плата:
image
Верхняя сторона не очень интересная — одни полигоны, контакты, разъем, три кнопки и экран. Который можно без проблем снять с платы:
image
А вот обратная сторона гораздо интереснее, там расположен микроконтроллер(синий), управляющий всеми функциями зарядки:
image
Чуть ниже — балластные резисторы (красные) для режимов тестирования и восстановления (на них разряжаются аккумуляторы), желтые — шунты, точные резисторы на которых измеряется падение напряжения для контроля тока при заряде и разряде, голубой — операционный усилитель для термодатчиков.
image

Быстрый старт:

После включения без аккумуляторов на всех 4 дисплеях загорается надпись null.
image
Если вставить заряженный аккумулятор — загорится надпись Full. Если не полностью заряженный — то покажет текущее напряжение, и режим по умолчанию — Charge.
image
Если не нажимать никаких кнопок, то через 4 секунды покажет ток — по умолчанию 200mA, а через еще 4 — мигнет и перейдет в режим зарядки. Таким образом, можно просто всунуть туда аккумуляторы и уйти — режим зарядки включится автоматически.
image
При работе кнопкой Display можно циклически переключать режимы ток-напряжение-заряд-время с начала процесса
image image
image image
Если в течении 5 секунд нажать Current — можно выбрать ток заряда или разряда — 200-500-700-1000mA. Если в зарядку установлены 1 или 2 аккумуляторы в первый или последний отсеки — становится возможным выбрать ток 1500 или 1800mA.
image
После выбора ничего делать не надо — через 10 секунд после нажатия последней кнопки включится режим с выбранным током.

Кнопкой Mode можно выбрать режим работы — Charge, Discharge, Test, Refresh. Для выбора надо подержать кнопку 2 секунды, после чего можно выбрать режим одиночными нажатиями. Первый режим — Заряд. Он установлен по умолчанию и просто заряжает аккумуляторы до полной емкости. Второй — Разряд, разряжает, а затем заряжает аккумулятор. Третий — заряжает аккумулятор, если он был не заряжен, потом разряжает, в процессе измеряя емкость, потом опять заряжает. Восстановление — четвертый режим, циклично разряжает и заряжает аккумуляторы, до тех пор, как емкость не перестанет изменяться.
image image
image image
Как я понимаю, смысл использования такой — если надо зарядить аккумуляторы быстро, то достаточно их вставить, и выбрать ток заряда. А если время терпит — например, если аккумуляторы пригодятся только утром, то лучше выбрать режим разрядки или тестирования — аккумуляторы разрядятся, а потом автоматически полностью зарядятся. Таким образом, и волки сыты, и овцы целы — аккумуляторы будет заряжены без вашего вмешательства, а сценарий разряд-заряд избавит от эффекта памяти.
Режим тестирования по времени длительнее, потому что для определения емкости надо сначало полностью зарядить аккумуляторы. Но зато после его окончания вы получите информацию о емкости аккумултятора, и в случае чего, вовремя сможете заменить резко умерший аккумулятор(это всяко лучше, чем узнать об этом во время работы).

О основных функциях я рассказал, все остальное — есть в руководстве:
Умная зарядка Kweller X 1800. Заряжаем никель правильно Умная зарядка Kweller X 1800. Заряжаем никель правильно

Тестирование функции восстановления:

Очень «удачно» на распродаже в компьютерном магазине я наткнулся на новую упаковку аккумуляторов GP2700 за 200 рублей. Купив, вставив в зарядку я понял, что не зря они стоили так дешево:
image
«Не гонялся бы ты поп, за дешевизной...» Вместо обозначенных 2700mAh аккумуляторы показали совсем иные цифры — два около 1000mAh, а два остальных — всего 100mAh. Может хранили неправильно, может они сами от саморазряда скончались. Терять мне было нечего, обратно распродажный товар не принимали, и я не особо надеясь включил режим Refresh, положил зарядку на полку и забыл про нее.
Через три дня, когда мне понадобилось зарядить комплект аккумуляторов из вспышки, я взял зарядку с полки, и увидел совсем другие цифры:
image
Вот так. Аккумулятор показавший результат 984mAh, превратился в 2150mAh, 117mAh — в 2040mAh, 116mAh — в 2200mAh, а 1093mAh в 2390mAh.
Конечно, не указанная производителем емкость, но я не поручусь, что измеренная емкость у совершенно новых аккумуляторов будет равна заявленной — все врут.
Главное — что функция восстановления работает отлично. Пойду пройдусь по знакомым фотографам, заберу у них кучу «дохлых» аккумуляторов. Наверняка часть из них окажется вполне рабочей :)

Стоимость:

В магазине la-crosse.ru это зарядное устройство стоит 1300 рублей.

Тематические ссылки:

Обзор на mysku.ru
Обзор на Hardware Portal
Обзор на fonarevka.ru

Вывод:

Удобное, хорошо собранное устройство для для заряда аккумуляторов. Думаю, цена устройства быстро окупится удобством работы и несколькими восстановлениями аккумуляторов, вместо покупки новых.

Посмотреть все фотографии, включая не вошедшие в обзор, в оригинальном разрешении можно в Picasa-альбоме. Там же можно задать вопрос или оставить комментарий.

А подписаться, чтоб не пропустить новые обзоры можно на странице компании и в моем профиле(кнопка «подписаться»)

А как вы заряжаете аккумуляторы?

Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.

Проголосовал 1 человек. Воздержавшихся нет.

Подписались? ;-)

Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.

Проголосовал 1 человек. Воздержавшихся нет.

Автор: vvzvlad

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля